Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) mit Lösungen

Kostenloses Arbeitsblatt Wärmeübertrager (LMTD) zum Ausdrucken: 6 Aufgaben von leicht bis Prüfungsniveau, mit Lösungsschlüssel. Drucke es aus oder speichere es als PDF.

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1.Leicht

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 125 auf 70 °C ab, während sich das kalte Fluid von 30 auf 45 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 125 → 70 °CT_c: 30 → 45 °C

ΔT_lm = K

2.Leicht

In einem Gegenstrom-Wärmeübertrager kühlt das heiße Fluid von 110 auf 70 °C ab, während sich das kalte Fluid von 20 auf 50 °C erwärmt. Bestimme die mittlere logarithmische Temperaturdifferenz ΔT_lm.

T_h: 110 → 70 °CT_c: 20 → 50 °C

ΔT_lm = K

3.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 490 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 12 m². Das heiße Fluid kühlt von 95 auf 45 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 85 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 490 kWA = 12 m²T_h: 95 → 45 °CT_c: 25 → 85 °C

U = W/(m²·K)

4.Mittel

Ein Gegenstrom-Wärmeübertrager überträgt 30 kW. Seine Wärmeübertragungsfläche beträgt 2,5 m². Das heiße Fluid kühlt von 175 auf 75 °C ab, das kalte Fluid erwärmt sich von 25 auf 120 °C. Bestimme den Wärmedurchgangskoeffizienten U.

Q̇ = 30 kWA = 2,5 m²T_h: 175 → 75 °CT_c: 25 → 120 °C

U = W/(m²·K)

5.Schwer

Heißes Öl (2 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) kühlt in einem Gegenstrom-Wärmeübertrager von 155 auf 75 °C ab. Es erwärmt 1,5 kg/s Wasser (c_p = 4,18 kJ/(kg·K)), das mit 20 °C eintritt. Bestimme mit U = 800 W/(m²·K) die nötige Wärmeübertragungsfläche A.

ṁ_h = 2 kg/sc_p,h = 2,5 kJ/(kg·K)T_h: 155 → 75 °Cṁ_c = 1,5 kg/sc_p,c = 4,18 kJ/(kg·K)T_c,in = 20 °CU = 800 W/(m²·K)

A = m²

6.Schwer

In einem Doppelrohr-Wärmeübertrager im Gegenstrom strömt heißes Öl (0,3 kg/s, c_p = 2,5 kJ/(kg·K)) im Innenrohr und kühlt von 140 auf 100 °C ab. Wasser (0,8 kg/s, c_p = 4,18 kJ/(kg·K)) tritt im Ringspalt mit 20 °C ein. Das Innenrohr hat 20 mm Durchmesser, und U = 250 W/(m²·K) ist auf diesen Durchmesser bezogen. Bestimme die nötige Rohrlänge L.

ṁ_h = 0,3 kg/sc_p,h = 2,5 kJ/(kg·K)T_h: 140 → 100 °Cṁ_c = 0,8 kg/sT_c,in = 20 °CD = 20 mmU = 250 W/(m²·K)

L = m

Lösungsschlüssel

1. ΔT_lm = 57,71 K
2. ΔT_lm = 54,85 K
3. U = 2830 W/(m²·K)
4. U = 228,7 W/(m²·K)
5. A = 7,968 m²
6. L = 20,17 m

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